如何提高灰鑄鐵的焊接質(zhì)量

程新軍

摘 要：鑄鐵由于具有較低的熔點(diǎn)、優(yōu)良的鑄造性能、良好的切削加工性能、良好的耐磨性、減振性、生產(chǎn)工藝簡單、成本低合金化以后還具有良好的耐熱性和耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛的運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的構(gòu)件中。

關(guān)鍵詞：高灰鑄鐵；提高質(zhì)量；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.035

1 焊工無法勝任工作的原因

鑄鐵它的主要成份是由含碳量大于2.11%鐵碳合金所構(gòu)成其中也含有較多的硅錳硫磷等雜質(zhì)元素，灰鑄鐵是一種價(jià)格便宜的結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用很廣泛約占鑄鐵總量的80%以上，很多機(jī)件的蓋、支架、泵體、軸承座、齒輪箱等都是由鑄鐵件制作的，在焊工維修中經(jīng)常會(huì)到焊接鑄鐵件的工作但是很多焊工對(duì)于焊接鑄鐵的工作都不能勝任，造成這種況的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)于鑄鐵的性質(zhì)、焊接性質(zhì)、焊接材料、及焊接方法沒有進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在進(jìn)行焊工培訓(xùn)時(shí)也很少對(duì)鑄鐵焊接理論進(jìn)行系統(tǒng)講述和實(shí)操的培訓(xùn)。

（2）鑄鐵件焊接比較一般結(jié)構(gòu)焊接較麻煩生產(chǎn)條件比較差、需要其他的輔助設(shè)備、因此在焊工培訓(xùn)中對(duì)鑄鐵件焊接往往被忽略。

（3）要使焊工能很好地掌握鑄鐵件焊接，就要有通俗易懂簡明扼要的理論和扎實(shí)的實(shí)際操作的培訓(xùn)。

2 焊工應(yīng)具備的素質(zhì)

（1）首先理論上要明白，在對(duì)鑄鐵零件進(jìn)行焊接當(dāng)中，通常在焊縫與母材金屬結(jié)合的熔合線上會(huì)產(chǎn)生白口層，也稱之為白口鑄鐵，導(dǎo)致焊接面白口化，白口層非常硬，機(jī)械加工非常困難，出現(xiàn)白口化有兩方面原因；一是，焊接部位冷卻速度過快，主要是熔合線周圍溫度快速下降；二是，選擇的焊接材料不正確，致使焊接部位的石墨化元素非常低。

（2）鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)在焊縫及熱影響后均會(huì)產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變、或淬硬組織硬度近似于白口給機(jī)械加工帶來很大困難。

（3）鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)，一般只針對(duì)局部焊接，這導(dǎo)致工件受熱不均衡，焊接部位冷卻非常快，這產(chǎn)生了非常大的拉力；加之鑄鐵的抗拉強(qiáng)度偏低，而且溫度達(dá)到400度時(shí)塑性消失，因此，當(dāng)產(chǎn)生的拉力大于鑄鐵自身的抗拉強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致焊縫部位出現(xiàn)冷裂紋，如此時(shí)焊縫中存在白口鑄鐵時(shí)更加大了冷裂紋的出現(xiàn)。

（4）當(dāng)采用鎳基焊接材料以及一般低碳鋼焊條補(bǔ)焊時(shí)，焊縫金屬對(duì)熱裂紋較敏感是因?yàn)殍T鐵中含硫磷很高焊接時(shí)焊縫材料熔入較多的硫磷碳因此使焊縫的熱裂紋增加。

3 焊接灰鑄鐵采用的工藝

為了克服灰鑄鐵焊接時(shí)出現(xiàn)的焊接缺陷，我們?cè)诤附踊诣T鐵時(shí)一般采用熱焊，半熱焊與冷焊工藝來克服焊接缺陷達(dá)到工藝要求。

（1）熱焊：是在焊接之前對(duì)工件進(jìn)行整體或者局部預(yù)熱，加熱溫度一般在600-700度之間，并且要這種溫度下進(jìn)行焊接，焊接完畢不能進(jìn)行快速降溫，應(yīng)采取緩冷措施，熱焊對(duì)于灰鐵效果顯著。運(yùn)用預(yù)熱和緩冷的措施可以使鑄鐵受熱、冷卻均勻，這不但防止了焊接裂紋現(xiàn)象的發(fā)生，而且焊接部位也不會(huì)出現(xiàn)白口和淬硬現(xiàn)象，為后續(xù)機(jī)械加工提供了保障。預(yù)熱溫度設(shè)定在600-700度，主要有兩方面因素，一是，在這個(gè)溫度時(shí)焊縫與母材金屬溫度差小，可以減少熱應(yīng)力；二是，這個(gè)溫度下灰鐵的延伸率在2%-3%，能夠杜絕裂紋的產(chǎn)生。為了得到更好的焊接效果，應(yīng)選用鑄鐵專用焊接材料，這能保證焊接部位的化學(xué)成分、硬度跟母材金屬相近。鑄鐵熱焊能獲得最佳焊接、接頭達(dá)到機(jī)械加工等一系列要求、熱焊的加熱一般是采用焦炭地爐或者是局部用氧乙炔焰來加熱，不但污染環(huán)境，而且效率低、成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，滿足不了大規(guī)模生產(chǎn)的需要。但是，對(duì)于壁厚薄、形狀復(fù)雜、容易出現(xiàn)裂紋的工件和焊接后對(duì)于材質(zhì)性能與機(jī)械性能要求嚴(yán)格的工件可獲得良好的焊接效果。

（2）半熱焊：把焊件預(yù)熱到300—400度時(shí)進(jìn)行焊接。由于該方式預(yù)熱溫度低、冷卻快，所以需要配合石墨化效果好的焊接材料進(jìn)行焊接，才能獲得灰口組織。一般用氧、乙炔、或汽油噴燈來加溫能改善勞動(dòng)條件、簡化補(bǔ)焊工藝但是對(duì)于剛性較大的鑄鐵的補(bǔ)焊還是具有一定的熱裂傾向。半熱焊一般選用鋼芯石墨化型焊條，其牌號(hào)為Z208，焊芯為H08A，藥皮中含有較多的碳，硅，鋁，等石墨化元素，在焊接前要做好一定的準(zhǔn)備工作。

1）要去除需要焊接部位的銹斑，油漬等污物，還要加工出焊接坡口，坡口可以使用砂輪機(jī)加工，坡口的上緣要稍大，底部位應(yīng)該半圓平滑過渡，對(duì)于靠邊角的地方以及穿透性缺陷在補(bǔ)焊以前進(jìn)行造型處理造型材料的質(zhì)量比為焦炭的30%耐火磚粉25%耐火土25%磷片石墨粉20%。

2）焊前的預(yù)熱雖然不像熱焊那樣的高溫預(yù)熱但是300度至400度的預(yù)熱溫度一般情況下也是采用焦炭地爐來加溫，對(duì)一般鑄鐵件來說比較容易達(dá)到預(yù)熱溫度而且比較均勻，如果是小型焊件也可用氧乙炔焰來加溫預(yù)熱。

3）焊接之前應(yīng)對(duì)待焊接以外的部位加以保護(hù)，可利用石棉進(jìn)行遮蓋。焊接時(shí)，應(yīng)從缺陷的中間位置開始，然后逐步向外焊接。缺陷面積小，則可以連續(xù)焊接直至填滿缺陷；缺陷面積大，就需要一層一層堆焊直至填滿缺陷。

4）焊后保溫是半熱焊工藝中不可缺少的焊接完畢焊件可放進(jìn)草木灰中緩冷，大型鑄件及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的需要用預(yù)熱爐進(jìn)行加熱保溫后自然冷卻。

焊條電弧冷焊的勞動(dòng)條件好，工藝過程簡單生產(chǎn)效率高成本低易于在條件較差的情況下焊接。但是冷卻速度快，接頭的白口及裂紋焊條要采用Z248，Z208主要用于大型鑄件有大的缺陷。為了獲得好的焊接效果，杜絕冷裂紋現(xiàn)象的出現(xiàn)，焊接過程中應(yīng)劃分區(qū)域，單段焊接，熔合線要比母材高3-5mm；不能大電流全面焊接，更不可分層焊接。如果是中等缺陷體積在20—50厘米平方時(shí)采用連續(xù)焊接工藝一次焊完。如果缺陷面積小于20厘米平方除一次連續(xù)填滿缺陷外再向上堆高3—5mm反復(fù)進(jìn)行三次以上，若缺陷越小或焊件越大，則反復(fù)堆高的次數(shù)應(yīng)越多。就能獲得好的焊接效果。